CN110546239A - 用于液晶取向剂的共聚物、包含其的液晶取向剂、以及使用其的液晶取向膜和液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供了具有优异的液晶取向特性和电特性并因此适合于用作液晶取向剂的聚合物、包含其的液晶取向剂、由所述液晶取向剂形成的液晶取向膜和包括所述液晶取向膜的液晶显示装置。

Description

用于液晶取向剂的共聚物、包含其的液晶取向剂、以及使用其 的液晶取向膜和液晶显示装置
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年9月29日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0128186号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及具有优异的液晶取向特性和电特性并因此适合于用作液晶取向剂的共聚物、包含其的液晶取向剂、由所述液晶取向剂形成的液晶取向膜、以及包括所述液晶取向膜的液晶显示装置。
背景技术
为了在液晶显示装置中获得均匀的亮度和高对比度，使液晶均匀地取向是必需的。液晶取向剂用作液晶分子排列中的指向矢，因此，当液晶通过电场而移动形成图像时，其帮助它们采取适当的方向。
作为常规的液晶取向剂，聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯等是公知的。其中，特别地，聚酰亚胺具有优异的耐热性、与液晶的亲和性、机械强度等，并因此用于许多液晶显示装置。
然而，近年来，随着对低功率显示器的需求增加，已经发现液晶取向剂不仅可以影响液晶的基本特性例如取向特性，而且还可以影响电特性例如由直流/交流电压产生的余像和电压保持率。因此，越来越需要开发能够同时实现优异的液晶取向特性和电特性的液晶取向材料。
为此，已经进行了各种尝试以通过改变用于生产液晶取向剂的单体或通过将复数种不同单体组合的方法来改变液晶取向剂自身的结构，从而改善其物理/化学特性。然而，这些尝试还未达到物理特性的显著改善。
因此，需要开发具有优异的液晶取向特性和电特性的新液晶取向剂。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供具有优异的液晶取向特性和电特性并因此适合于用作液晶取向剂的共聚物。
本发明的另一个目的是提供使用上述用于液晶取向剂的共聚物的液晶取向剂、液晶取向膜和液晶显示装置。
技术方案
本发明提供了用于液晶取向剂的共聚物，所述共聚物包含：选自由以下化学式1表示的重复单元、由以下化学式2表示的重复单元和由以下化学式3表示的重复单元中的一种或更多种重复单元；以及选自由以下化学式4表示的重复单元、由以下化学式5表示的重复单元和由以下化学式6表示的重复单元中的一种或更多种重复单元：
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
其中，在化学式1至6中，
R1、R2、R3和R4各自独立地为氢或C1-10烷基，条件是R1和R2不都为氢，以及R3和R4不都为氢，
X1、X3和X5各自独立地为由以下化学式7表示的四价有机基团：
[化学式7]
其中，在化学式7中，
R5、R6、R7和R8各自独立地为氢或C1-6烷基，
X2、X4、X6、X7、X8和X9各自独立地为衍生自具有4至20个碳原子的烃的四价有机基团；或者为其中在上述四价有机基团中，一个或更多个H被卤素取代或者一个或更多个-CH2-被-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2-或-CONH-取代以防止氧原子或硫原子直接结合的四价有机基团，
在化学式1至3中，
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6各自独立地为由以下化学式8表示的二价有机基团：
[化学式8]
其中，在化学式8中，
R9和R10各自独立地为卤素、氰基、C1-10烷基、C2-10烯基、C1-10烷氧基、C1-10氟烷基或C1-10氟烷氧基，
p和q各自独立地为0至4的整数，
L1为单键、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-CONH-、-COO-、-(CH2)z-、-O(CH2)zO-、-O(CH2)z-、-OCH2-C(CH3)2-CH2O-、-COO-(CH2)z-OCO-或-OCO-(CH2)z-COO-，其中各个z独立地为1至10的整数，
k和m各自独立地为0至3的整数，以及
n为0至3的整数，
在化学式4至6中，
Z1、Z2和Z3各自独立地为由以下化学式9表示的二价有机基团：
[化学式9]
其中，在化学式9中，
A1为第15族元素，
R11为氢或C1-10烷基，
a为1至3的整数，以及
A2、A3、A4和A5为氮或碳，条件是A2至A5中的至少一者为氮并且余者为碳。
在下文中，将对根据本发明的具体实施方案的用于液晶取向剂的共聚物、其制备方法、包含所述共聚物的液晶取向剂、使用所述液晶取向剂生产液晶取向膜的方法、以及包括由此生产的液晶取向膜的液晶显示装置进行更详细地描述。
在整个说明书中，当一个部分“包含”一个构成要素时，除非另有具体描述，否则这并不意指排除另一构成要素，而是意指还可以包含另一构成要素。
如本文中所使用的术语“经取代的”意指化合物中的氢原子变为另一取代基，并且待取代的位置没有限制，只要该位置是氢原子被取代的位置(即，取代基可以取代的位置)即可，并且当两个或更多个被取代时，这两个或更多个取代基可以彼此相同或不同。
如本文中所使用的术语“经取代的或未经取代的”意指通过选自以下的一个或更多个取代基进行取代：氘；卤素基团；氰基；硝基；羟基；羰基；酯基；酰亚胺基；酰胺基；氨基；羧基；磺酸基；磺胺基；氧化膦基；烷氧基；芳氧基；烷基硫基；芳基硫基；烷基磺酰基；芳基磺酰基；甲硅烷基；硼基；烷基；环烷基；烯基；芳基；芳烷基；芳烯基；烷基芳基；芳基膦基；或包含N原子、O原子和S原子中的至少一者的杂环基，或没有取代基，或者通过其中所示例的取代基中的两个或更多个取代基相连接的取代基进行取代或没有取代基。例如，术语“其中两个或更多个取代基相连接的取代基”可以指联苯基。即，联苯基可以为芳基，或者可以解释为其中两个苯基相连接的取代基。
在本说明书中，意指与另一取代基连接的键，并且直接键意指其中由L表示的部分中不存在另一原子的情况。
在本说明书中，烷基可以为直链或支化的，并且其碳原子数没有特别限制，但是优选为1至10。根据另一个实施方案，烷基具有1至6个碳原子。烷基的具体实例包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基、庚基、正庚基、1-甲基己基、环戊基甲基、环庚基甲基、辛基、正辛基、叔辛基、1-甲基庚基、2-乙基己基、2-丙基戊基、正壬基、2,2-二甲基庚基、1-乙基-丙基、1,1-二甲基-丙基、异己基、2-甲基戊基，4-甲基己基、5-甲基己基等，但不限于此。
具有1至10个碳原子的氟烷基可以为其中具有1至10个碳原子的烷基中的至少一个氢原子被氟取代的氟烷基，具有1至10个碳原子的氟烷氧基可以为其中具有1至10个碳原子的烷氧基中的至少一个氢原子被氟取代的氟烷氧基。
卤素可以为氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)。
第15族元素可以为氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)或铋(Bi)。
氮氧化物为其中结合有氮原子和氧原子的化合物，并且氮氧化物官能团意指在官能团中包含氮氧化物的官能团。氮氧化物官能团的实例包括硝基(-NO2)等。
根据本发明的用于液晶取向剂的共聚物的特征在于包含：由含有具有特定结构的含酰亚胺的二胺化合物的反应产物制备的化学式1至3的重复单元，以及由含有具有特定结构的含氮原子的二胺化合物的反应产物制备的化学式4至6的重复单元。
当常规地将聚酰亚胺用作液晶取向膜时，将具有优异溶解度的聚酰亚胺前体(聚酰胺酸或聚酰胺酸酯)涂覆并干燥以形成涂覆膜，然后通过高温热处理使其转化为聚酰亚胺，然后使聚酰亚胺经受光照射以进行取向处理。然而，需要大量的光照射能量以通过聚酰亚胺膜的光照射来获得充分的液晶取向，并且还需要另外的热处理以确保光照射之后的取向稳定性。使用大量的光照射能量和另外的高温热处理在工艺成本和时间方面是非常不利的，并因此在将其应用于实际大规模生产方面存在限制。
因此，本发明人发现，当用于液晶取向剂的共聚物中包含由含有具有特定结构的含酰亚胺的二胺化合物的反应产物制备的化学式1至3的重复单元时，存在已经酰亚胺化的酰亚胺重复单元，并因此在形成涂覆膜之后在没有高温热处理的情况下，通过光照射直接产生各向异性，随后进行热处理以完成取向膜。因此，可以大大减少光照射能量，并且即使通过包括单个热处理过程的简单工艺，也可以生产具有增强的取向特性和稳定性的液晶取向膜。
此外，本发明人发现，当用于液晶取向剂的共聚物中包含化学式1至3的重复单元以及由含有具有特定结构的含氮原子的二胺化合物的反应产物制备的化学式4至6的重复单元时，由所述共聚物生产的液晶取向膜即使在高温下也可以具有高电压保持率，并且对比度的降低或余像现象可以得到改善，并且取向膜的由于热应力的取向稳定性和机械强度可以得到改善，从而完成了本发明。
根据本发明的一个实施方案，提供了用于液晶取向剂的共聚物，其包含：选自由化学式1表示的重复单元、由化学式2表示的重复单元和由化学式3表示的重复单元中的一种或更多种重复单元；以及选自由化学式4表示的重复单元、由化学式5表示的重复单元和由化学式6表示的重复单元中的一种或更多种重复单元。
用于液晶取向剂的共聚物可以包括嵌段共聚物、无规共聚物、交替共聚物、接枝共聚物等。
具体地，根据一个实施方案的聚合物可以包含化学式1至6的重复单元，其中X1、X3和X5各自独立地为由化学式7表示的四价有机基团，X2、X4、X6、X7、X8和X9各自独立地为衍生自具有4至20个碳原子的烃的四价有机基团；或者为其中在上述四价有机基团中，一个或更多个H被卤素取代或者一个或更多个-CH2-被-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2-或-CONH-取代以防止氧原子或硫原子直接结合的四价有机基团。
例如，X2、X4、X6、X7、X8和X9可以各自独立地为由以下化学式10表示的四价有机基团：
[化学式10]
其中，在化学式10中，R5、R6、R7和R8各自独立地为氢或C1-6烷基，R12和R13各自独立地为氢或C1-10烷基，L2为选自以下的任一者：单键、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2-、-CR14R15-、-CONH-、-COO-、-(CH2)b-、-O(CH2)bO-，-COO-(CH2)b-OCO-、-HN-(CH2)b-NH-、-R14N-(CH2)b-NR15-、亚苯基及其组合，其中R14和R15各自独立地为氢、C1-10烷基或C1-10氟烷基，并且各个b独立地为1至10的整数。
此外，根据一个实施方案的聚合物可以包含化学式1至3的重复单元，其中Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6可以各自独立地为由化学式8表示的二价有机基团。
在化学式8中，氢与未被R9或R10取代的碳结合，并且当p或q为2至4的整数时，复数个R9或R10可以为相同或不同的取代基。此外，在化学式8中，k和m可以各自独立地为0至3、或1至3的整数，并且n可以为0至3、或者0或1的整数。
化学式8对应于衍生自具有特定结构的含酰亚胺的二胺(其为用于形成用于液晶取向剂的共聚物的前体)的重复单元的部分。
更具体地，化学式8可以为以下化学式11或化学式12：
[化学式11]
[化学式12]
其中，在化学式12中，L3为单键、-O-、-SO2-或-CR16R17-，其中R16和R17各自独立地为氢或C1-10烷基。
优选地，化学式11可以为以下化学式11-1：
[化学式11-1]
此外，化学式12可以为以下化学式12-1：
[化学式12-1]
其中，在化学式12-1中，L3为O或CH2。
此外，根据一个实施方案的聚合物可以具有化学式4至6的重复单元，其中Z1、Z2和Z3可以各自独立地为由化学式9表示的二价有机基团。Z1、Z2和Z3可以定义为由化学式4表示的二价有机基团，以提供可以表现出上述效果的具有多种结构的用于液晶取向剂的共聚物。
在化学式9中，A1可以为第15族元素，并且第15族元素可以为氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)或铋(Bi)。R11为与A1结合的官能团，并且可以通过由a表示的数目与A1元素结合。优选地，在化学式9中，A1可以为氮，R11可以为氢，以及a可以为1。
另一方面，通过满足在化学式9中A2至A5中的至少一者为氮并且余者为碳的条件，化学式9可以形成由于氮原子而不形成相对于中心点或中心线对称的不对称结构。化学式9为衍生自具有特定结构的含氮原子的二胺(其为用于形成用于液晶取向剂的共聚物的前体)的重复单元，并且其被认为是由于使用随后所述的不对称二胺而产生的。
由化学式9表示的官能团具有其中两个芳族环状化合物(优选杂芳族环状化合物和芳族环状化合物)经由仲胺基或叔胺基结合的结构特征。因此，液晶取向剂可以满足同等水平或更高水平的取向特性或余像特性，并且可以具有改善的电压保持率，从而实现优异的电特性。
另一方面，当两个芳族环状化合物通过单键而不是仲胺基或叔胺基结合时，存在液晶取向剂的取向特性变差，以及电压保持率相对降低的技术问题。
此外，在其中通过仲胺基或叔胺基结合的两个芳族环状化合物都不包含氮原子的情况下，即使进行通过胺和酸酐的反应形成的聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的酰亚胺化反应(例如，经由230℃的热处理)，也无法进行充分的酰亚胺化反应，并因此存在最终的液晶取向膜内酰亚胺化率降低的限制。
此外，由化学式11表示的官能团的特征在于仅胺基和氢与两个芳族环状化合物(优选杂芳族环状化合物和芳族环状化合物)中的每一者结合，并且不引入其他取代基。当将取代基例如氟烷基引入杂芳族环状化合物或芳族环状化合物中时，存在取向特性由于取代基而劣化的技术问题。
更具体地，在化学式9中，A2至A5中的一者可以为氮并且余者可以为碳。在化学式4中，A2和A5中的一者为氮并且余者为碳，以及A3和A4可以为碳。即，化学式9中的包含A2至A5的芳族环可以具有吡啶结构。因此，应用一个实施方案的用于液晶取向剂的共聚物的液晶显示装置可以实现高电压保持率和液晶取向特性。
此外，化学式9可以包括选自以下化学式9-1、化学式9-2、和化学式9-3中的一种或更多种重复单元：
[化学式9-1]
[化学式9-2]
[化学式9-3]
其中，在化学式9-1、化学式9-2和化学式9-3中，A1、A2、A3、A4、A5、R11和a的描述包括化学式9的上述描述。
如上所述，由于化学式9的重复单元包括选自化学式9-1、化学式9-2和化学式9-3中的一个或更多个官能团，因此可以实现优异的液晶取向特性。
另一方面，在本领域中常规已知的用于液晶取向剂的共聚物的领域中，从完全没有认识到不对称二胺或由其衍生的重复单元的构成以及上述具有特定结构的含酰亚胺的二胺和由其产生的效果的观点来看，包含化学式1至3的重复单元以及化学式4至6的重复单元的共聚物被认为是新的。因此，可以表现出优异的涂覆特性，从而提供这样的用于液晶取向剂的共聚物：其可以实现高酰亚胺化率同时具有优异的加工特性，并且可以具有优异的电特性例如由直流/交流电压产生的余像和电压保持率。
特别地，一个实施方案的用于液晶取向剂的共聚物还可以包含选自由以下化学式13至21表示的重复单元中的一种或更多种重复单元：
[化学式13]
[化学式14]
[化学式15]
[化学式16]
[化学式17]
[化学式18]
[化学式19]
[化学式20]
[化学式21]
其中，在化学式13至21中，R1至R4、X1至X9、Y1至Y6和Z1至Z3的描述包括化学式1至6的上述描述。此外，m1至m18各自为相应重复单元的数目，并且各自独立地为1至500的整数。就此而言，m1至m18各自可以根据两种二胺化合物的组成比，即具有特定结构的含酰亚胺的二胺与不对称二胺的mol％来调节。
就此而言，由选自由化学式1表示的重复单元、由化学式2表示的重复单元和由化学式3表示的重复单元中的一种或更多种重复单元表示的重复单元与选自由化学式4表示的重复单元、由化学式5表示的重复单元和由化学式6表示的重复单元中的一种或更多种重复单元之间的摩尔比可以为1:99至99:1、40:60至95:5、或50:50至90:10。
例如，当作为衍生自不对称二胺的重复单元的数目的m2、m4、m6、m8、m10、m12、m14、m16或m18的摩尔比被视为m偶数时，m偶数可以为1mol％至99mol％、5mol％至60mol％、或10mol％至50mol％，因此，当作为衍生自具有特定结构的含酰亚胺的二胺的重复单元的数目的m1、m3、m5、m7、m9、m11、m13、m15或m17的摩尔比被视为m奇数时，m奇数可以为1-m偶数，即99mol％至1mol％、95mol％至40mol％、或90mol％至50mol％。
特别地，当本发明的用于液晶取向剂的共聚物以上述摩尔比包含酰亚胺化的酰亚胺重复单元和衍生自不对称二胺的重复单元时，由酰亚胺重复单元获得的优异的光反应特性和液晶取向特性与由衍生自不对称二胺的重复单元获得的优异电特性可以彼此互补，因此可以表现出优异的涂覆特性，由此生产可以实现高酰亚胺化率同时具有优异的加工特性、并且可以具有优异的电特性例如由直流/交流电压产生的余像和电压保持率的液晶取向膜，以及可以同时具有优异的取向特性和电特性的液晶取向膜。
另一方面，在由化学式1至6表示的重复单元中，基于总的重复单元，根据一个实施方案的聚合物可以以1mol％至99mol％，优选20mol％至95mol％的量包含衍生自具有特定结构的含酰亚胺的二胺的由化学式1至4表示的重复单元。
如上所述，当使用包含特定量的由化学式1至4表示的酰亚胺重复单元的共聚物时，该共聚物包含预定量的已经酰亚胺化的酰亚胺重复单元，并因此即使在省略高温热处理并且直接照射光时，也可以生产具有优异的取向特性和稳定性的液晶取向膜。
如果以低于上述含量范围包含由化学式1至4表示的重复单元，则可能无法表现出充分的取向特性并且取向稳定性可能劣化。如果由化学式1至4表示的重复单元的含量超过上述含量范围，则存在溶解度降低并因此难以制备能够涂覆的稳定取向溶液的问题。因此，优选在上述含量范围内包含由化学式1至4表示的重复单元，因为其可以提供储存稳定性、电特性、取向特性和取向稳定性均优异的用于液晶取向剂的共聚物。
此外，由化学式5和6表示的重复单元可以根据期望的特性以适当的量包含在内。
具体地，基于由化学式1至4表示的总重复单元，由化学式5表示的重复单元可以以0.1mol％至90mol％，优选5mol％至80mol％的量包含在内。当由化学式5表示的重复单元以小于0.1mol％的量包含在内时，可能无法表现出优异的电特性。当由化学式5表示的重复单元以大于90mol％的量包含在内时，取向稳定性可能劣化。因此，由化学式5表示的重复单元在上述范围内表现出适当的溶解度，并因此可以提供可以实现高酰亚胺化率同时具有优异加工特性的用于液晶取向剂的共聚物。
此外，基于由化学式1至4表示的总重复单元，由化学式6表示的重复单元可以以0.1mol％至90mol％，优选5mol％至80mol％的量包含在内。在这样的范围内，可以表现出优异的涂覆特性，从而提供可以实现高酰亚胺化率同时具有优异加工特性的用于液晶取向剂的共聚物。
如上所述，本发明的用于液晶取向剂的共聚物可以包含预定量的已经酰亚胺化的酰亚胺重复单元，并因此在形成涂覆膜之后没有高温热处理的情况下，通过光照射直接产生各向异性，随后，进行热处理以完成取向膜。此外，本发明的用于液晶取向剂的共聚物可以包含衍生自具有特定不对称结构的含氮原子的二胺化合物的重复单元，并因此即使在高温下也可以获得高电压保持率，并且对比度的降低或余像现象可以得到改善，从而使电特性得到改善。
同时，用于液晶取向剂的共聚物的重均分子量可以为1000g/mol至200,000g/mol。重均分子量意指通过凝胶渗透色谱(GPC)法测量的以聚苯乙烯换算的重均分子量。在确定通过GPC法测量的以聚苯乙烯换算的重均分子量的过程中，可以使用公知的分析装置、检测器例如折射率检测器或UV检测器和分析柱。可以使用通常应用的温度、溶剂和流量的条件。测量条件的具体实例可以包括40℃的温度、二甲基甲酰胺(DMF)/四氢呋喃(THF)的混合溶剂、以及0.5mL/分钟至1.0mL/分钟的流量。
这样的聚合物可以用作液晶取向剂以提供实现优异的稳定性和可靠性的液晶取向膜。
生产用于液晶取向剂的共聚物的方法的实例没有特别限制。例如，可以使用包括以下步骤的生产用于液晶取向剂的共聚物的方法：使包含以下化学式22的二胺和以下化学式23的二胺的混合物与四羧酸或其酸酐反应；以及使反应产物与四羧酸或其酸酐酰亚胺化：
[化学式22]
其中，在化学式22中，A1为第15族元素，R11为氢或C1-10烷基，a为1至3的整数，A2、A3、A4和A5为氮或碳，条件是A2至A5中的至少一者为氮，并且余者为碳，
[化学式23]
其中，在化学式23中，R5、R6、R7和R8各自独立地为氢或C1-6烷基，并且Y'和Y”各自独立地为由以下化学式24表示的二价有机基团，
[化学式24]
其中，在化学式24中，
R9和R10各自独立地为卤素、氰基、C1-10烷基、C2-10烯基、C1-10烷氧基、C1-10氟烷基或C1-10氟烷氧基，
p和q各自独立地为0至4的整数，
L1为单键、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-CONH-、-COO-、-(CH2)z-、-O(CH2)zO-、-O(CH2)z-、-OCH2-C(CH3)2-CH2O-、-COO-(CH2)z-OCO-或-OCO-(CH2)z-COO-，其中各个z独立地为1至10的整数，
k和m各自独立地为0至3的整数，以及
n为0至3的整数或为3的整数。
优选地，在化学式22中，A1可以为氮原子，A2和A5中的一者可以为氮并且余者可以为碳，以及A3和A4可以为碳。
化学式22、化学式23和化学式24中的取代基的具体描述与化学式1至6中所述的那些相同。
在此，化学式22的二胺与化学式23的二胺可以以1:99至99:1、40:60至95:5、或50:50至90:10的摩尔比混合。
包含化学式22的二胺和化学式23的二胺的混合物可以与通常用于制备聚酰胺酸的四羧酸或其酸酐(例如均苯四酸二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐或1,2,4,5-环己烷四羧酸二酐)反应，以制备由聚酰胺酸、聚酰胺酸酯或其混合物构成的共聚物。
或者，如有必要，除了化学式22和化学式23的二胺之外，还可以将在通常与液晶取向剂相关的领域中公知的各种类型的二胺化合物(例如对苯二胺、4,4-氧二苯胺、4,4'-亚甲基二苯胺等)混合以制备聚酰胺酸、聚酰胺酸酯或其混合物。
反应条件可以参照本发明所属技术领域中已知的聚酰胺酸的生产条件进行适当地调节。然后，可以使所获得的聚酰胺酸、聚酰胺酸酯或其混合物酰亚胺化以制备同时具有上述化学式1至3的重复单元和化学式4至6的重复单元的用于液晶取向剂的共聚物。
另一方面，根据本发明的另一个实施方案，提供了包含共聚物的液晶取向剂。
由于液晶取向剂包含上述共聚物，因此其可以在没有初始热固化过程的情况下确保优异的取向特性，有效地抑制由于在烘烤过程和储存期间聚合物的分解反应而引起的稳定性和可靠性劣化，并表现出优异的涂覆特性并同时表现出优异的酰亚胺转化率。
这样的液晶取向剂可以通过本发明所属技术领域中已知的各种方法提供，不同之处在于其包含上述共聚物。
对于一个非限制性实例，可以将上述共聚物溶解或分散在有机溶剂中以提供液晶取向剂。
有机溶剂的具体实例包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、2-吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四甲基脲、吡啶、二甲基砜、六甲基亚砜、γ-丁内酯、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、1,3-二甲基-咪唑烷酮、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲基乙基酮、甲基异戊基酮、甲基异丙基酮、环己酮、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二甘醇二甲醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮等。这些溶剂可以单独使用或以其混合物使用。
此外，液晶取向剂还可以包含除了共聚物和有机溶剂之外的其他组分。对于一个非限制性实例，当涂覆液晶取向剂时，还可以包含这样的添加剂：其能够改善膜厚度均匀性或表面平滑度，改善液晶取向膜与基底之间的粘合性，改变液晶取向膜的介电常数和导电性，或者增加液晶取向膜的密实度。这样的添加剂可以例示为各种溶剂、表面活性剂、基于硅烷的化合物、介电物质、可交联化合物等。
另一方面，根据本发明的又一个实施方案，提供了使用如上所述的液晶取向剂生产液晶取向膜的方法。生产液晶取向膜的方法可以包括以下步骤：将液晶取向剂涂覆至基底上以形成涂覆膜(步骤1)；干燥涂覆膜(步骤2)；紧接在干燥步骤之后用光照射涂覆膜或摩擦涂覆膜以进行取向处理(步骤3)；以及对经取向处理的涂覆膜进行热处理和固化(步骤4)。
步骤1为将上述液晶取向剂涂覆在基底上以形成涂覆膜的步骤。
将液晶取向剂涂覆至基底上的方法没有特别限制，并且例如可以使用诸如丝网印刷、胶版印刷、柔性版印刷、喷墨等的方法。
此外，液晶取向剂可以为溶解或分散在有机溶剂中的那些。有机溶剂的具体实例包括N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、2-吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基亚砜、四甲基脲、吡啶、二甲基砜、六甲基亚砜、γ-丁内酯、3-甲氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-乙氧基-N,N-二甲基丙酰胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙酰胺、1,3-二甲基-咪唑烷酮、乙基戊基酮、甲基壬基酮、甲基乙基酮、甲基异戊基酮、甲基异丙基酮、环己酮、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、二甘醇二甲醚、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丙醚、乙二醇单丙醚乙酸酯、乙二醇单异丙醚、乙二醇单异丙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚乙酸酯等。这些溶剂可以单独或以其混合物使用。
此外，液晶取向剂还可以包含除了有机溶剂之外的其他组分。对于一个非限制性实例，当涂覆液晶取向剂时，还可以包含这样的添加剂：其能够改善膜厚度均匀性或表面平滑度，改善液晶取向膜与基底之间的粘合性，改变液晶取向膜的介电常数和导电性，或者增加液晶取向膜的密实度。这样的添加剂可以例示为各种溶剂、表面活性剂、基于硅烷的化合物、介电物质、可交联化合物等。
步骤2为对通过将液晶取向剂涂覆在基底上而形成的涂覆膜进行干燥的步骤。
在干燥涂覆膜的步骤中，可以使用诸如加热涂覆膜或真空蒸发的方法，并且干燥可以优选在50℃至150℃下，或在60℃至140℃下进行。
步骤3为紧接在干燥步骤之后用光照射涂覆膜或摩擦涂覆膜以进行取向处理的步骤。
在本公开内容中，“紧接在干燥步骤之后涂覆膜”意指在干燥步骤之后在没有在等于或高于干燥步骤的温度的温度下进行热处理的情况下直接照射光，并且可以添加除了热处理以外的步骤。
更具体地，当使用包含聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的常规液晶取向剂制备液晶取向膜时，其包括在基本上进行用于使聚酰胺酸酰亚胺化的高温热处理之后照射光的步骤。然而，当使用上述一个实施方案的液晶取向剂制备液晶取向膜时，其不包括热处理步骤，而是直接照射光以进行取向处理，然后使经取向处理的涂覆膜通过热处理而固化，从而制备液晶取向膜。
在取向处理步骤中，通过照射波长为150nm至450nm的偏振紫外线来进行光照射。在这种情况下，曝光强度可以根据用于液晶取向剂的共聚物的种类而变化，并且优选地，可以照射10mJ/cm2至10J/cm2的能量，并且更优选30mJ/cm2至2J/cm2的能量。
对于紫外线，照射偏振紫外线以进行取向处理，所述偏振紫外线选自通过穿过以下偏振装置或用以下偏振装置反射的方法经受偏振处理的紫外线：使用其中介电各向异性材料涂覆在透明基底(例如石英玻璃、苏打石灰玻璃、不含苏打石灰的玻璃等)的表面上的基底的偏振装置；其上精细地沉积有铝或金属线的偏光板；或者通过石英玻璃的反射的布鲁斯特(Brewster)偏振装置等。本文中，偏振紫外线可以垂直于基底表面照射，或者可以通过以朝向特定角度的入射角引导来照射。通过这种方法，向涂覆膜赋予液晶分子的取向能力。
此外，在取向处理步骤中，摩擦处理可以采用使用摩擦布的方法。更具体地，在摩擦处理中，可以在旋转其中摩擦布附接至金属辊的摩擦辊的同时在一个方向上对热处理步骤之后的涂覆膜表面进行摩擦。
步骤4为对经取向处理的涂覆膜进行热处理和固化的步骤。
对经取向处理的涂覆膜进行热处理和固化的步骤是在光照射之后进行的步骤，即使在过去在使用包含聚酰胺酸或聚酰胺酸酯的用于液晶取向剂的共聚物来制备液晶取向膜的方法中也是如此，并且该步骤区别于在将液晶取向剂涂覆在基底上之后，在照射光之前或照射光的同时进行的用于使液晶取向剂酰亚胺化的热处理的步骤。
本文中，热处理可以通过加热装置例如热板、热空气循环路径、红外线炉等进行，并且热处理优选在150℃至300℃或180℃至250℃的温度下进行。
另一方面，如有必要，在干燥涂覆膜的步骤(步骤2)之后，还可以包括紧接在干燥步骤之后在等于或高于干燥步骤的温度的温度下对涂覆膜进行热处理的步骤。热处理可以通过加热装置例如热板、热空气循环路径、红外线炉等进行，并且优选在150℃至250℃下进行。在该过程中，液晶取向剂可以被酰亚胺化。
即，生产液晶取向膜的方法可以包括以下步骤：将上述液晶取向剂涂覆在基底上以形成涂覆膜(步骤1)；干燥涂覆膜(步骤2)；紧接在干燥步骤之后在等于或高于干燥步骤的温度的温度下对涂覆膜进行热处理(步骤3)；用光照射经热处理的涂覆膜或摩擦涂覆膜以进行取向处理(步骤4)；以及对经取向处理的涂覆膜进行热处理和固化(步骤5)。
根据本发明的又一个实施方案，提供了通过上述方法生产的液晶取向膜。
如上所述，当使用由包含选自由化学式1、化学式2和化学式3表示的重复单元中的一种或更多种重复单元以及选自由化学式4、化学式5和化学式6表示的重复单元中的一种或更多种重复单元的共聚物构成的液晶取向剂时，可以生产根据膜强度的改善而具有增强的耐久性的液晶取向膜。
根据本发明的又一个实施方案，提供了包括上述液晶取向膜的液晶显示装置。
可以通过已知方法将液晶取向膜引入液晶单元中，同样地，可以通过已知方法将液晶单元引入液晶显示装置中。液晶取向膜可以由包含由化学式1至3表示的一种或更多种重复单元以及由化学式4至6表示的一种或更多种重复单元的共聚物来生产，并因此可以实现优异的稳定性以及优异的物理特性。具体地，可以提供这样的液晶显示装置：其由于在高温和低频下的高电压保持率而具有优异的电特性，对比度的劣化或图像残留(余像)现象减少，并且还具有优异的膜强度。
有益效果
根据本发明，可以提供具有优异的液晶取向特性和电特性的用于液晶取向剂的共聚物及其制备方法。
具体实施方式
在下文中，将在以下实施例中对本发明进行更详细地描述。然而，这些实施例仅用于说明的目的，并且本发明的范围不旨在受以下实施例的限制。
<制备例1至2：二胺的制备>
制备例1
将18.3g(100mmol)2-氯-5-硝基吡啶(化合物1)和12.5g(98.6mmol)对苯二胺(p-PDA，化合物2)完全溶解在约200mL二甲基亚砜(DMSO)中之后，向其中添加23.4g(200mmol)三甲胺(TEA)，并将混合物在室温下搅拌12小时。当反应完成时，将反应产物装入容纳有约500mL水的容器中并搅拌约1小时。将由过滤其而获得的固体用约200mL水和约200mL乙醇洗涤以合成16g(61.3mmol)化合物3(产率：60％)。
将化合物3溶解在约200mL 1:1混合的乙酸乙酯(EA)和THF的溶液中，向其中添加0.8g钯(Pd)/碳(C)，并将混合物在氢气气氛下搅拌约12小时。反应完成之后，将反应混合物通过硅藻土垫过滤，然后浓缩以获得11g二胺化合物4(p-IDA)(产率：89％)。
制备例2
将1,3-二甲基环丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐(DMCBDA，化合物5)和4-硝基苯胺溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中以制备混合物。随后，使混合物在约80℃下反应约12小时以制备化合物6的聚酰胺酸。接着，将聚酰胺酸溶解在DMF中，并添加乙酸酐和乙酸钠以制备混合物。然后，使混合物中包含的化合物6的聚酰胺酸在约90℃下酰亚胺化约4小时以获得化合物7。将由此获得的化合物7的酰亚胺溶解在二甲基乙酰胺(DMAc)中，然后添加Pd/C以制备混合物。使混合物在约6巴的氢气气氛下在约45℃下还原20小时以制备二胺化合物8(DMICPD)。
<合成例1至8和比较合成例1至6：用于液晶取向剂的聚合物的合成>
合成例1
将1.921g(0.010mol)制备例1中制备的二胺(pIDA)和34.918g(0.086mol)制备例2中制备的二胺(DMICPD)完全溶解在322.091g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加20.0g(0.089mol)1,3-二甲基环丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐(DMCBDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的共聚物P-1。通过GPC确认共聚物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为23,000g/mol。
合成例2
将7.204g(0.036mol)制备例1中制备的二胺(pIDA)和14.549g(0.036mol)制备例2中制备的二胺(DMICPD)完全溶解在208.269g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加15.0g(0.067mol)1,3-二甲基环丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐(DMCBDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的共聚物P-2。通过GPC确认共聚物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为25,500g/mol。
合成例3
将1.974g(0.010mol)制备例1中制备的二胺(pIDA)和35.887g(0.089mol)制备例2中制备的二胺(DMICPD)完全溶解在327.881g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加20.0g(0.092mol)均苯四酸二酐(PMDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的共聚物P-3。通过GPC确认共聚物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为24,000g/mol。
合成例4
将7.404g(0.037mol)制备例1中制备的二胺(pIDA)和14.953g(0.037mol)制备例2中制备的二胺(DMICPD)完全溶解在211.688g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加15.0g(0.069mol)均苯四酸二酐(PMDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的共聚物P-4。通过GPC确认共聚物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为23,500g/mol。
合成例5
将1.464g(0.007mol)制备例1中制备的二胺(pIDA)和26.605g(0.066mol)制备例2中制备的二胺(DMICPD)完全溶解在272.388g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加20.0g(0.068mol)联苯四羧酸二酐(BPDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的共聚物P-5。通过GPC确认共聚物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为26,500g/mol。
合成例6
将7.318g(0.037mol)制备例1中制备的二胺(pIDA)和14.780g(0.037mol)制备例2中制备的二胺(DMICPD)完全溶解在238.56g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加20.0g(0.068mol)联苯四羧酸二酐(BPDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的共聚物P-6。通过GPC确认共聚物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为25,000g/mol。
合成例7
将1.921g(0.010mol)制备例1中制备的二胺(pIDA)和34.918g(0.086mol)制备例2中制备的二胺(DMICPD)完全溶解在322.091g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加20.0g(0.089mol)环己烷二酐(CHDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的共聚物P-7。通过GPC确认共聚物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为23,000g/mol。
合成例8
将9.605g(0.048mol)制备例1中制备的二胺(pIDA)和19.399g(0.048mol)制备例2中制备的二胺(DMICPD)完全溶解在277.692g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加20.0g(0.089mol)环己烷二酐(CHDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的共聚物P-8。通过GPC确认共聚物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为25,000g/mol。
比较合成例1
将10.374g(0.096mol)对苯二胺(p-PDA)完全溶解在172.121g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加20.0g(0.089mol)1,3-二甲基环丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐(DMCBDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的聚合物R-1。通过GPC确认聚合物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为25,000g/mol。
比较合成例2
将19.399g(0.048mol)制备例2中制备的二胺(DMICPD)和9.605g(0.048mol)4,4'-氧二苯胺(ODA)完全溶解在277.689g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加20.0g(0.089mol)1,3-二甲基环丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐(DMCBDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的聚合物R-2。通过GPC确认共聚物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为23,000g/mol。
比较合成例3
将9.605g(0.048mol)制备例1中制备的二胺(pIDA)和5.187g(0.048mol)对苯二胺(p-PDA)完全溶解在197.157g无水N-甲基吡咯烷酮(NMP)中。
然后，在冰浴下，向该溶液中添加20.0g(0.089mol)1,3-二甲基环丁烷-1,2,3,4-四羧酸二酐(DMCBDA)并在室温下搅拌约16小时以制备用于液晶取向剂的聚合物R-3。通过GPC确认共聚物的分子量，并且作为结果，重均分子量(Mw)为23,500g/mol。
比较合成例4
以与合成例1中相同的方式制备用于液晶取向剂的共聚物S-1，不同之处在于使用由以下化学式A表示的6-(4-氨基苯基)吡啶-3-胺代替制备例1中制备的二胺(pIDA)化合物4。
[化学式A]
比较合成例5
以与合成例1中相同的方式制备用于液晶取向剂的共聚物S-2，不同之处在于使用由以下化学式B表示的4,4'-二氨基二苯胺代替制备例1中制备的二胺(pIDA)化合物4。
[化学式B]
比较合成例6
以与合成例1中相同的方式制备用于液晶取向剂的共聚物S-3，不同之处在于使用由以下化学式C表示的N-(2,6-双(三氟甲基)-4-氨基苯基)-1,4-苯二胺代替制备例1中制备的二胺(pIDA)化合物4。
[化学式C]
<实施例1至8和比较例1至6：液晶取向剂的制备>
实施例1
将20g合成例1的用于液晶取向剂的共聚物(P-1)溶解在8.65g NMP、19.95gγ-丁内酯(GBL)和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂A-1。
实施例2
将20g合成例2的用于液晶取向剂的共聚物(P-2)溶解在8.65g NMP、19.95g GBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂A-2。
实施例3
将20g合成例3的用于液晶取向剂的共聚物(P-3)溶解在8.65g NMP、19.95g GBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂A-3。
实施例4
将20g合成例3的用于液晶取向剂的共聚物(P-3)溶解在8.65g NMP、19.95g GBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂A-4。
实施例5
将20g合成例3的用于液晶取向剂的共聚物(P-3)溶解在8.65g NMP、19.95g GBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂A-5。
实施例6
将20g合成例3的用于液晶取向剂的共聚物(P-3)溶解在8.65g NMP、19.95g GBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂A-6。
实施例7
将20g合成例3的用于液晶取向剂的共聚物(P-3)溶解在8.65g NMP、19.95g GBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂A-7。
实施例8
将20g合成例3的用于液晶取向剂的共聚物(P-3)溶解在8.65g NMP、19.95g GBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂A-3。
比较例1
将20g比较合成例1的用于液晶取向剂的共聚物(R-1)溶解在8.65g NMP、19.95gGBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂R’-1。
比较例2
将20g比较合成例2的用于液晶取向剂的共聚物(R-2)溶解在8.65g NMP、19.95gGBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂R’-2。
比较例3
将20g比较合成例3的用于液晶取向剂的共聚物(R-3)溶解在8.65g NMP、19.95gGBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂R’-3。
比较例4
将20g比较合成例4的用于液晶取向剂的共聚物(S-1)溶解在8.65g NMP、19.95gGBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂S’-1。
比较例5
将20g比较合成例5的用于液晶取向剂的共聚物(S-2)溶解在8.65g NMP、19.95gGBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂S’-2。
比较例6
将20g比较合成例6的用于液晶取向剂的共聚物(S-3)溶解在8.65g NMP、19.95gGBL和11.4g 2-丁氧基乙醇的混合溶剂中以获得5重量％的溶液。然后，使用孔径为0.1μm并且由聚(四氟乙烯)制成的过滤器使由此获得的溶液经受压滤以制备液晶取向剂S’-3。
<实验例：液晶取向剂的物理特性的测量>
1)液晶取向单元的制备
使用实施例1至8和比较例1至6中获得的各液晶取向剂来制备液晶取向单元。
具体地，分别将液晶取向剂涂覆至上基底和下基底上以用于电压保持率(VHR)，在所述基底中在尺寸为2.5cm×2.7cm的方形玻璃基底上通过旋涂法而图案化有厚度为60nm且面积为1cm×1cm的ITO电极。然后，将涂覆有液晶取向剂的基底置于约70℃的热板上并干燥3分钟以使溶剂蒸发。为了由此获得的涂覆基底的取向处理，使用配备有线偏振器的曝光器用254nm的UV照射上涂覆基底和下涂覆基底中的每一个。此后，将经取向处理的上基底和下基底在约230℃的烘箱中烘烤(固化)约30分钟以获得厚度为0.1μm的涂覆膜。此后，将浸渍有尺寸为4.5μm的球间隔物的密封剂涂覆至上基底的除液晶入口之外的边缘上。然后将形成在上基底和下基底上的取向膜对齐使得它们彼此面对并且取向方向彼此对齐，将上基底和下基底粘合在一起并用UV和热使密封剂固化以制备空的单元。然后，将液晶注入空的单元中，并用密封剂密封入口以制备液晶取向单元。
2)电压保持率(VHR)的测量
使用由TOYO Corporation制造的6254C设备测量作为由此制备的液晶取向单元的电特性的电压保持率(VHR)。在1Hz和60℃(VHR 60度1Hz n-LC条件)下测量电压保持率(VHR)。测量液晶取向单元的电压保持率(VHR)的结果在下表1中示出。
3)液晶取向特性(交流电(AC)余像)的评估
将偏光板附接至上述制备的液晶取向单元的上基底板和下基底板上以使彼此垂直。将附接有偏光板的液晶取向单元附接在亮度为7000cd/cm2的背光上，并使用亮度测量仪器PR-880测量黑状态下的亮度。然后，在室温下用5V交流电压操作液晶单元24小时。此后，在液晶单元的电压关闭状态下，如上所述测量黑状态下的亮度。将在操作液晶单元之前测量的初始亮度(L0)与在操作之后测量的后期亮度(L1)之差除以初始亮度(L0)，然后乘以100以计算亮度波动率。当计算的亮度波动率接近0％时，意味着取向稳定性优异。
通过亮度波动率的测量结果，在以下标准下评估余像水平。优选使AC余像最小化。根据测量结果，当亮度波动率小于10％时，评估为“优异”，当亮度波动率为10％至20％时，评估为“普通”，当亮度波动率超过20％时，评估为“差”。结果在下表1中示出。
[表1]
如表1中所示，确认由于实施例1至8的液晶取向剂各自包含由含有具有特定结构的含酰亚胺的第一二胺以及具有特定不对称结构的第二二胺的反应产物生产的共聚物，可以在没有初始热固化过程的情况下获得优异的取向特性，电压保持率(VHR)可以改善至高达约70％至约82％，并且AC余像可以保持在同等水平或更高水平。特别地，实施例1至8的液晶取向剂可以表现出优异的涂覆特性以实现高酰亚胺化率同时具有优异的加工特性，并且还可以在电特性例如电压保持率和由直流/交流电压产生的直流(DC)余像方面表现出优异的效果。
相比之下，在比较例1至6的液晶取向剂的情况下，在制备聚合物期间，具有特定结构的含酰亚胺的二胺和具有特定不对称结构的二胺都不包含在反应产物中，或者其中之一包含在反应产物中，结果，液晶单元的电特性或取向特性显著劣化。
特别地，在比较例1的情况下，使用仅包含对苯二胺(p-PDA)作为二胺组分的聚合物，结果显示电压保持率显著降低了约37％，并且还显示亮度波动率大于20％，并因此在AC余像测试中被评估为“差”。在比较例2的情况下，在共聚物中，使用具有特定不对称结构的二胺(DMICPD)，但是使用4,4'-氧二苯胺(ODA)代替含酰亚胺的第一二胺。结果，在液晶取向特性方面不存在问题，但是显示电压保持率显著降低了约35％。在比较例3的情况下，在共聚物中，使用具有特定结构的含酰亚胺的二胺(PIDA)，但是使用对苯二胺(p-PDA)代替具有特定不对称结构的第二二胺。结果，电压保持率(VHR)可以保持在同等水平或更高水平，但是存在观察到亮度波动率大于20％，并因此在AC余像测试中评估为“差”的问题。

Claims (17)

1.一种用于液晶取向剂的共聚物，包含：
选自由以下化学式1表示的重复单元、由以下化学式2表示的重复单元和由以下化学式3表示的重复单元中的一种或更多种重复单元；以及
选自由以下化学式4表示的重复单元、由以下化学式5表示的重复单元和由以下化学式6表示的重复单元中的一种或更多种重复单元：
[化学式1]
[化学式2]
[化学式3]
[化学式4]
[化学式5]
[化学式6]
其中，在化学式1至6中，
R1、R2、R3和R4各自独立地为氢或C1-10烷基，条件是R1和R2不都为氢，以及R3和R4不都为氢，
X1、X3和X5各自独立地为由以下化学式7表示的四价有机基团：
[化学式7]
其中，在化学式7中，
R5、R6、R7和R8各自独立地为氢或C1-6烷基，
X2、X4、X6、X7、X8和X9各自独立地为衍生自具有4至20个碳原子的烃的四价有机基团；或者为其中在上述四价有机基团中，一个或更多个H被卤素取代或者一个或更多个-CH2-被-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2-或-CONH-取代以防止氧原子或硫原子直接结合的四价有机基团，
在化学式1至3中，
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6各自独立地为由以下化学式8表示的二价有机基团：
[化学式8]
其中，在化学式8中，
R9和R10各自独立地为卤素、氰基、C1-10烷基、C2-10烯基、C1-10烷氧基、C1-10氟烷基或C1-10氟烷氧基，
p和q各自独立地为0至4的整数，
L1为单键、-O-、-CO-、-S-、-SO2-、-C(CH3)2-、-C(CF3)2-、-CONH-、-COO-、-(CH2)z-、-O(CH2)zO-、-O(CH2)z-、-OCH2-C(CH3)2-CH2O-、-COO-(CH2)z-OCO-或-OCO-(CH2)z-COO-，其中各个z独立地为1至10的整数，
k和m各自独立地为0至3的整数，以及
n为0至3的整数，
在化学式4至6中，
Z1、Z2和Z3各自独立地为由以下化学式9表示的二价有机基团：
[化学式9]
其中，在化学式9中，
A1为第15族元素，
R11为氢或C1-10烷基，
a为1至3的整数，以及
A2、A3、A4和A5为氮或碳，条件是A2至A5中的至少一者为氮并且余者为碳。
2.根据权利要求1所述的用于液晶取向剂的共聚物，其中X2、X4、X6、X7、X8和X9各自独立地包括由以下化学式10表示的四价有机基团：
[化学式10]
其中，在化学式10中，
R5、R6、R7和R8各自独立地为氢或C1-6烷基，
R12和R13各自独立地为氢或C1-10烷基，
L2为选自以下的任一者：单键、-O-、-CO-、-S-、-SO-、-SO2-、-CR14R15-、-CONH-、-COO-、-(CH2)b-、-O(CH2)bO-，-COO-(CH2)b-OCO-、-HN-(CH2)b-NH-、-R14N-(CH2)b-NR15-、亚苯基及其组合，其中R14和R15各自独立地为氢、C1-10烷基或C1-10氟烷基，并且各个b独立地为1至10的整数。
3.根据权利要求1所述的用于液晶取向剂的共聚物，其中化学式8为以下化学式11或化学式12：
[化学式11]
[化学式12]
其中，在化学式12中，
L3为单键、-O-、-SO2-或-CR16R17-，其中R16和R17各自独立地为氢或C1-10烷基。
4.根据权利要求1所述的用于液晶取向剂的共聚物，其中在化学式9中，A2至A5中的一者为氮并且余者为碳。
5.根据权利要求1所述的用于液晶取向剂的共聚物，其中在化学式9中，A2和A5中的一者为氮并且其余为碳，以及A3和A4为碳。
6.根据权利要求1所述的用于液晶取向剂的共聚物，其中在化学式9中，A1为氮，R11为氢，并且a为1。
7.根据权利要求1所述的用于液晶取向剂的共聚物，其中化学式9包括选自以下化学式9-1、化学式9-2、和化学式9-3中的一种或更多种重复单元：
[化学式9-1]
[化学式9-2]
[化学式9-3]
其中，在化学式9-1至9-3中，
A1至A5、R11和a与权利要求1中限定的相同。
8.根据权利要求1所述的用于液晶取向剂的共聚物，包含选自由以下化学式13至21表示的重复单元中的一种或更多种重复单元：
[化学式13]
[化学式14]
[化学式15]
[化学式16]
[化学式17]
[化学式18]
[化学式19]
[化学式20]
[化学式21]
其中，在化学式13至21中，
R1至R4、X1至X9、Y1至Y6和Z1至Z3与权利要求1中限定的相同，以及
m1至m18各自独立地为1至500的整数。
9.根据权利要求1所述的用于液晶取向剂的共聚物，其中所述用于液晶取向剂的共聚物的重均分子量为1000g/mol至200,000g/mol。
10.一种液晶取向剂，包含根据权利要求1至9中任一项所述的用于液晶取向剂的共聚物。
11.一种生产液晶取向膜的方法，所述方法包括以下步骤：
将根据权利要求10所述的液晶取向剂涂覆至基底上以形成涂覆膜；
干燥所述涂覆膜；
紧接在干燥步骤之后用光照射所述涂覆膜或摩擦所述涂覆膜以进行取向处理；以及
对经取向处理的涂覆膜进行热处理和固化。
12.根据权利要求11所述的生产液晶取向膜的方法，其中将所述液晶取向剂溶解或分散在有机溶剂中。
13.根据权利要求11所述的生产液晶取向膜的方法，其中干燥所述涂覆膜的步骤在50℃至150℃下进行。
14.根据权利要求11所述的生产液晶取向膜的方法，其中在取向处理步骤中，光照射通过照射波长为150nm至450nm的偏振紫外线来进行。
15.根据权利要求11所述的用于生产液晶取向膜的方法，其中在对所述涂覆膜进行固化的步骤中，热处理温度为150℃至300℃。
16.一种液晶取向膜，通过根据权利要求11所述的生产液晶取向膜的方法而生产。
17.一种液晶显示装置，包括根据权利要求16所述的液晶取向膜。
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